单片机课程设计

目录。摘要11任务设计1

1.1设计题目1

1.2设计要求1

1.3发挥部分1

2方案论证与比较1

3总体方案2

3.1工作原理2

3.2总体设计3

4系统硬件设计3

4.1 stc89c52rc单片机最小系统3

4.2温度测量模块3

4.3时钟模块4

4.4存储器模块5

4.5lcd液晶显示模块5

4.6系统电源6

4.7整体电路7

5系统软件设计流程7

6多功能数字时钟使用说明10

7测量及其结果分析11

7.1基本部分测试与分析11

7.2发挥部分测试与分析11

8设计总结11

9参考文献12

附录13摘要本次设计采用lcd液晶屏幕显示系统，以stc89c52rc单片机为核心，由键盘、温度采集、定时闹铃、日期提醒、数字时钟等功能模块组成。基于设计的基本要求，本次设计对时间显示、闹铃方式和温度采集系统模块行了重点设计。本系统大部分功能由软件来实现，同时也利用了硬件电路简单明了的优点，硬件和软件结合，成功的实现了要求的基本功能，多数发挥部分也得到了实现。

关键字 stc89c52rc单片机、lcd液晶显示、双电源供电、温度采集、生日提醒。

1任务设计。

1.1设计题目。

设计并制作一个多功能数字钟。

1.2设计要求。

设计能支持年、月、日、星期、时、分、秒的时钟，时钟有时间调整功能及闹钟功能；

时钟附带有一个温度计功能，温度检测精度高于2度，显示精度为1度；

1.3发挥部分。

提高温度检测精度，在0℃-40℃显示0.1℃；

实现双电源供电（220v及电池供电）；

能够提供生日提醒指示；能够每天提供3个时间点的闹钟报时功能；

非接触止闹功能。

2方案论证及比较。

2.1温度采集。

由于现在用品追求多样化，多功能化，给系统加上温度测量显示模块，能够方便人们的生活，使该设计具有人性化。在设计中，我们设计了两种方案：

采用热敏电阻，可满足40摄氏度至90摄氏度测量范围，但热敏电阻精度、重复性、可靠性较差，对于检测小于1摄氏度的信号是不适用的。

采用温度传感器ds18b20，ds18b20可以满足从-55摄氏度到+125摄氏度测量范围，且ds18b20测量精度高，增值量为0.5摄氏度，在一秒内把温度转化成数字，测得的温度值的存储在两个八位的ram中，单片机直接从中读出数据转换成十进制就是温度，使用方便。

因此综合考虑，我们选择第二种方案。

2.2闹铃部分。

一般的时钟都带有闹铃，实现闹铃方式可以将闹钟信息存放在单片机自带的存储器中。该方案但是一但掉电会造成之前信息的丢失。为了避免带来麻烦，我们将闹钟信息存放在非易失储存器at24c02中。

这种方式在完全的掉电的情况下也不会造成闹钟信息的丢失。

2.3显示部分。

显示部分是多功能时钟设计的重要部分。因为，led显示方式，所需的译码驱动装置很多，引线多而复杂，且可靠性也较低，易造成亮度低，有闪烁等问题。因此我们采用lcd显示，lcd液晶显示具有丰富多样性、灵活性、电路简单、易于控制而且功耗小等优点，对于信息量多的系统，是比较适合的。

2.4数字时钟。

数字时钟是这次设计的核心的部分。根据需要我们设计了两种方案：

完全用软件实现数字时钟。原理为：在单片机内部存储器设三个字节分别存放时钟的时、分、秒信息。

利用定时器与软件结合实现1秒定时中断，每产生一次中断，存储器内相应的秒值加1；若秒值达到60，则将其清零，并将相应的分字节值加1；若分值达到60，则清零分字节，并将时字节值加1；若时值达到24，则将时字节清零。该方案具有硬件电路简单的特点，但当单片机不上电，程序将不执行。而且由于每次执行程序时，定时器都要重新赋初值，所以该时钟精度不高。

采用专用的时钟芯片ds1302。该芯片内部采用石英晶体振荡器，其芯片精度不大于10ms/年，且具有完备的时钟闹钟功能，因此，可直接对其以用于显示或设置，使得软件编程相对简单。

基于时钟芯片的上述优点，这次设计采用方案二完成数字时钟的功能。

2.5电源模块。

比较简单的方法就是直接采用干电池作为系统电源。但需经常换电池，不符合节约型社会的要求。考虑到这方面的问题，我们采用直流稳压电源作为系统主电源，干电池作为辅助电源。

不仅不需要经常更换电源，并且当市电停止时能够采用干电池做为系统电源，使用更加安全可靠。

3总体方案。

3.1工作原理。

本设计采用stc89c52rc单片机作为本系统的控制模块。单片机可把由ds18b20、ds1302、at24c02中的数据利用软件来进行处理，从而把数据传输到显示模块，实现温度、日历和闹铃的显示。以lcd液晶显示器为显示模块，把单片机传来的数据显示出来，并且显示多样化。

在显示电路中，主要靠按键来实现各种显示要求的选择与切换。

3.2总体设计。

设计总体框架图如图1.1所示：

图1.1 总体框架图。

4系统硬件设计。

4.1 stc89c52rc单片机最小系统。

最小系统包括晶体振荡电路、复位开关和stc89c52rc单片机部分。图1.2为stc89c52rc单片机的最小系统。

图1.2 最小系统电路图。

4.2温度测量模块。

温度测量传感器采用ds18b20的单总线数字化温度传感器，测温范围为-55℃~125℃，可编程为9位~12位a/d转换精度，测温分辨率达到0.0625℃，采用寄生电源工作方式，cpu只需一根口线便能与ds18b20通信，占用cpu口线少，可节省大量引线和逻辑电路。接口电路如图1.

3所示。

图1.3 ds18b20测量电路。

4.3时钟模块。

时钟模块采用ds1302芯片，时钟芯片内含有一个实时时钟/日历和31字节静态ram通过简单的串行接口与单片机进行通信实时时钟/日历电路提供秒分时日日期月年的信息每月的天数和闰年的天数可自动调整时钟操作可通过am/：

rst复位、i/o数据线、sclk串行时钟。时钟/ram的读/写数据以一个字节或多达31个字节的字符组方式通信。ds1302工作时功耗很低，保持数据和时钟信息时功率小于1mw，其接线电路如图1.

4所示：

图1.4 时钟电路。

4.4 存储器模块。

存储器at24c02芯片，该芯片带有2kb的串行coms eeprom，内部含有256个8位字节，可通过i2c总线对其接口进行读写操作，而且带有写保护功能。其接线图如图1.5所示。

图1.5 at24c02存储器电路图。

4.5 lcd液晶显示模块。

lcd液晶显示模块采用lcd1602型号，具有很低的功耗，正常工作时电流仅2.0ma/5.0v。

通过编程实现自动关闭屏幕能够更有效的降低功耗，lcd1602分两行显示，每行可显示多达16个字符。lcd1602液晶模块内部的字符发生存储器（cgrom）已经存储了160个不同的点阵字符图形，通过内部指令可实现对其显示多样的控制，并且还能利用空余的空间自定义字符。其接线如图1.

6所示：

图1.6 lcd显示电路。

4.6 系统电源。

双电源设计是本设计的重点。220v交流转5v直流稳压电源会更加安全、实用，当没有交流电时，系统采用干电池供电；当接通交流电时，则电路自动切换到交流电供电，并且对干电池进行慢性充电。电路图如图1.

7所示：

图1.7 电源电路。

4.7整体电路。

系统整体电路如图1.8 所示：

图1.8 系统总体电路图。

5系统软件设计流程。

5.1主程序流程图。

图1.9 系统主程序流程。

5.2时间设定程序流程。

图1.10 显示时间子程序流程。

5.3 温度测量流程图。

图1.11 温度测量程序流程图。

5.4闹铃设定流程图。

图1.12 闹铃设定程序流程图。

5.5 生日设定流程图。

图1.13 生日设定程序流程图。

6多功能数字时钟使用说明。

1 a（调整切换键）：进行时间、闹铃以及生日的设置，调整内容切换。

2 b（调整加/生日设定）：在时间显示界面中按a键后，进入时间调整。按b键对应闪烁内容加1；在时间显示界面中长按该键进入生日信息设定，按a键选择调整内容，按b键加1，c键减1，d键退出设定。

当设定生日到时，当日7点整第一次响铃提醒，以后每隔一小时整点提醒，直至当日晚上22点整最后一次提醒。(注意：生日到时闹铃和整点报时不起作用)。

3 c（调整减/日期提醒）：在时间显示界面中按a键后，进入时间调整。按c键对应闪烁内容加1；在时间显示界面中长按该键进入日期提醒查看。

4 d（退出键/闹铃设定）：在各种设定模式（包括时间、生日、闹铃设定）下，按该键退出设定；若在时间显示界面中短按该键，则进入闹铃、生日信息查看；长按则进行闹铃设定。（注意：

闹铃为整点时，整点报时不起作用，并且闹铃在任何时刻下只要到点都响铃）。

5 e（屏幕背光键）：按下该键不放则屏幕背光。调整左上方的蓝色变阻器可调整lcd显示灰度；调整右上方的蓝色变阻器可调整lcd背光亮度。

6 f（复位键）：按下该键系统复位，系统从头开始执行程序。如遇故障可按下该键进行系统复位。复位不会造成时间、生日和闹铃等信息的丢失。

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